CC BY
43
Германская сторона, по предварительной договоренности, готоза взять на себя изучение поведения химических элементов жидких отходов в палсорусловых отложениях, а также 90 % объема финансирования совместного проекта.
ИЗУЧЕНИЕ ИСКОПАЕМЫХ ГИДРОИДНЫХ ПОЛИПОВ
Профессор БОГОЯВЛЕНСКАЯ О. В.
Спектр дисциплин, изучаемых в Уральской гос. горно-геологической академии, чрезвычайно обширен и разнообразен по своему содержанию. Самые различные науки "обслуживают" геологию и горное дело. Среди них значительное место занимает и палеонтология. Палеонтология по своему содержанию, объектам и методам исследования - наука биологическая, вернее палеонтологическая, так как она изучает вымерших представителей животного и растительного мира, точнее то, что сохраняется в земной коре от обитателей палеоконтинентов и палеоакваторий. Это так назь ваемые фоссилии. или окаменелости: фрагменты наружных и внутренних скелетов (раковины, колонии кораллов и т.п.), их отпечатки и другие следы жизнедеятельности. Размеры фоссилий могут быть различны: скелет мамонта, ствол гигантского плауна, мельчайшие споровые и пыльцевые зёрна, оболочки клеток бактерий и водорослей и т.п. Почему же палеонтология нужна геологии и занимаются сю, в основном, геологи? Дело в том, что решая основную стратегическую задачу - восстановление эволюции органического мира Земли, палеонтология решает не менее важную для геологии прикладную задачу - определяет временные рубежи тех или иных геологических событий. На основании находок комплекса окаменелостей геологи устанавливают возраст вмещающих отложений. Начиная с XVII века и поныне разрабатывается и совершенствуется международная стратиграфическая шкала, где на основании смены животных и растений выделены акротемы. эонотемы, эоны. системы, отделы, ярусы и более дробные единицы - горизонты и слои. Благодаря этим исследованиям геологи всего мира пользуются универсальным языком - геологической картой, где одновозрастные породы закрашиваются одним и тем же цветом (кстати, отметим, что цветовая легенда, ставшая международной, была разработана академиком А.11. Карпинским). Может создаться впечатление, что есть "чистая" фундаментальная палеонтология, решающая проблемы эволюции жизни, и палеонтология прикладная, "служанка геологии", как определил её A.A. Борисяк, занимающаяся определением возраста вмещающих пород, помогающая в составлении геологических карт. Между тем в реальной геологической практике эти направления, теоретическое и прикладное, тесно связаны друг с другом.
В начале своего трудового пути я столкнулась с проблемой, возникшей при корреляции бокситовых горизонтов девона на сеЕ-ере Свердловской области (Ивдельский и Североуральский районы). Дело в том, что непосредственно в кровле бскситов залегают так называемые амфипоровые известняки, которые, кроме амфипор, не содержат никаких других окаменелостей. Амфипоры - это вымершие организмы, распространение которых ограничено интервалом позднего силура - позднего девона. Это субцилиндрические трубочки диаметром от 2 До 6-8 мм. Они не несут следов прикрепления ко дну, не выражено и окончание роста. Вдоль оси трубочки проходит канал. Между стенкой трубочки и каналом находятся элементы скелета, которые предшественники называли "тканью', не детализируя ее строения. Амфипоры оставались слабо изученными и никакого значения по сушеству не имели. Для каких же конкретных задач требовались эти загадочные трубочки?
Ж
Рис. 1. Фрагмент геологического плана:
I - бокситы; 2 - известняки почвы; 3 - амфипоровые известняки кровли; 4 - разведочные скважины
Рис. 2. Схема ¡шличного внутреннего строения субцнлнплримоских сфомаинюрл . объединяемых рейсе в род АтрЫрога: I - С1а1Ьго(Лс1уе11д Нодоуау|.; II - &с11орога Во£оуау|. III - ЫоуИеНа В:доуау|.: IV - АтрЫрога БсЬЫг.^. Сечения: А - поперечное. Б - продольное, ин - инфлексонь; ин.л - инфлсксионныс ламины; к -кодликулы; с - столбики: л - ламины; н - неностромы
Представим себе следующую геологическую ситу ацию. При разведке месторождения два профиля скважин подсекли дважды бокситовый горизонт (рис. 1). У разведчиков возникает вопрос: мы имеем дело с одним горизонтом, разорванным тектоническим нарушением, или с двумя разновозрастными горизонтами? Ответить на этот вопрос возможно, только сопоставив амфипоры из кровли того и другого выходов. Вот здесь и понадобилось изучить так называемую "ткань", составляющую скелет амфипор. Выяснилось, что осевой канал окружён самыми различными элементами скелета (рис. 2). Оказалось, что под названием амфипоры (АтрЫрога) описано по меньшей мере четыре отличающихся друг от друга рода, имеющих различное возрастное распространение. Тем самым была расширена прикладная, стратиграфическая задача -установление возраста, столь важная для практики разведочного дела.
Возникает второй вопрос: почему скелеты амфипор не несут следов прикрепления, как они располагались на дне? Известняки, в которых мы находим амфипоры, - это в прошлом глинисто-карбонатные илы, осаждающиеся на морском дне. Очевидно палеобассейн был опреснён.
поскольку в его осадках мы не встречали организмов, живущих в условиях нормальной солёности
(морских лилий, кораллов и т. п.). Большое количество глинистых частиц приводило к
помутнению воды; лучи солнца, вероятно, с трудом доходили до дна. Можно предположить, что
трубочки амфипор лежали на дне, поворачиваясь вслед за солнечными лучами (такие жизненные
формы кораллов существуют и в современных морях). Наличие амфипоровых известняков в
разрезах силура и девона фиксируется после перерывов в осадкопакоглении, после полного или
частичного осушения бассейнов. С биологической точки зрения наличие амфипор свидетельствует о возникновении сукцессии, о возобновлении развития морских палеосообщсств. Так, анализ
амфипоровых сообществ приводит исследователя к выводам о развитии палеобассейнов, к
палеотектоническим заключениям и к обоснованию поисков таких полезных ископаемых, как
бокситы, марганец, осадочные железные руды и т. п.
Перед палеонтологом зстаёт следующий вопрос: к какому типу, классу, отряду относить амфипоры По элементам внутреннего строения амфипоры близки к представителям подкласса Бп-отаЮро^а (класс гидроидных, низших полипов, тип кишечнополостных; представители этого типа являлись в прошлые геологические эпохи, как и ныне, элементами рифов в тропических морях). Представители этого подкласса характеризуются карбонатным массивным скелетом различной формы и размеров (рис. 3). Как уже отмечалось выше, по внутреннему строению амфипоры и массивные формы близки. Где же у них размещались полипы, мельчайшие живые существа, продуцирующие в результате своей жизнедеятельности громадные массы карбона кальция, используемые для строительсва колонии?
При решении этого вопроса палеонтологу помогают представления биологов (В.М. Беклемишев, Д.М. Федотов к др.). Среди современных гидроидных полипов имеются такие (подкласс Нус1госогаШа), у которых скелет строится плёнкой живого вещества (ценосарком). В ценосарке возникают центры образования полипов (кормусы): полипы выполняют самые
Рис. 3. Основные внешние формы колоний и элементы скелета; А - полусфер ическая колония; Б - колумнарная; В - пласгинча-ая: Г. Д Е. 3 - основные типы внутреннего строения скелета в продольном сечении; Г - цисты и столбики; Д - инфлексионныс элементы; Е -столбики ламины; 3 - ценостромы; звездообразные астрорюы на поверхности колонии Все изображения вне масштаба
разнообразные функции (питания, защиты, размножения). Кормусами у массивных колоний и у амфипор могли быть так называемые астроризы и осевые каналы. Внутри них имеются тонкие изогнутые пластинки - днища, откладывающиеся в процессе роста полипов. Почему же эти тоненькие колонии амфипор, как футляром, окружены стенкой и не несут ни следов прикрепления, ни следов окончания роста? Снова палеонтологам помогают биологи. При неблагоприятных условиях (обмеление бассейна, повышение или понижение солёности воды и т.п.) личинки некоторых организмов покрываются непроницаемой оболочкой - цистой и как бы консервируются. При полном осушении бассейна цисты могут переноситься даже ветрами и при попадании в соответствующие условия начать развиваться. Не исключено, что амфипоры являются одним из этапов цистс-зного развития (рис. 4).После того как устанавливаются нормальные морские условия, амфипоры сменяются массивными формами строматопорат.
На этом примере мы видим, что при решении конкретных задач палеонтолог должен начинать с изучения морфологии (элементов строения) данного объекта. После выделения определённых морфотипов устанавливается временной интервал их распространения. На завершающих этапах исследования через палеоэкологические наблюдения можно реализовать задачи по восстановлению истории развития палеобассейнов, что даёт возможность обосновать палеотектонические построения. Одновременно решается и палеобиологическая задача -обосновывается систематическое положение изучаемого объекта. Нужно отметить, что перечисленные задачи решаются в течение длительного времени, поскольку результаты должны быть опубликованы и проверены геологической и биологической практикой. Этапы исследования и их связь проиллюсгрированы на схеме (рис. 5).
Рис.4. Реконструкция прижизненного положения С1а1Ьго<Кс1ус11а апс1и1аш Во£оуау|. Стрелками показано направление вращения цсностсума, лежащего на лне (а.д. субпараллельны субстрату): о.а.к. - осевой астроризальиый канал: ал. - астроризальные днииа; з. -зооиды. Ценостеум показан в продольном разрезе
Не менее сложные вопросы возникали передо мной и при изучении массивных строматопорат, которые являются основными рифообразователями конца раннего (ордовик) и среднего палеозоя (силур-девон). Здесь я столкнулась с близкими проблемами. Прежде всего слабо изучена морфология, поэтому диагностика родов и видов была очень нечёткой. Я начала с
решения морфологических задач: мною были выделены основные элементы строения скелета строматопорат и детально описаны астроризы (кормусы?), предположительно места, где обитали полипы, зооиды, продуцирующие карбонатные скелеты в процессе своей жизнедеятельности. Эти скелетные постройки и служат объектом изучения. На основании морфологических исследований удалось уточнить характеристику ранее выделенных родов и видов, установить новые подразделения и определить их распространение в течение геологического времени. В итоге этой работы удалось определить состав строматопорат в каждом региональном подразделении (свиты, слои, горизонты), выделить биозоны и сопоставить (прокоррелировать) их с аналогичными подразделениями в других регионах. В результате этой сложной и кропотливой работы и определяется возраст вмещающих отложений. За более чем сорокалетний срок работы в области палеонтологии и стратиграфии мною определены строматопораты ордовика (Урал, Казахстан, Тува, Сетте-Дабан), силура (Урал, юго-запад Украины, Южный Тянь-Шань, Тува, Якутия, о-ва Северной Земли, п-ов Таймыр, среднее течение реки Колымы), девон (Урал, Тиман, северо-запад России, юго-восток России, Южный Тянь-Шань, Якутия, Таймыр. Предкавказский прогиб и Закавказье). Такой объём материала позволил уточнить как палеонтологические представления, так и возраст вмещающих отложений.
ЛпроВаци» результатов
Рис. 5. Схема взаимодействия дисциплин на различных этапах исследования
В Советском Союзе периодически проводились региональные стратиграфические совещания. на которых закреплялась последовательность смены комплексов ископаемых в течение геологического времени, то есть создавались стратиграфические схемы -эталоны, стандарты для геологических исследований. С удовлетворением могу отметить, что благодаря исследованиям моих коллег и моим ископаемые гидроидные полипы-строматопораты стали "полноправными участниками" стратиграфических схем всех регионов СССР. Стратиграфическое распространение строматопорат в палеозое от ордовика до позднего девона
позволило выйти на широкие корреляции, перейти к детальным литолого-фациальным и палеогеографическим построениям. Не могу не упомянуть ешё об одной важной проблеме, которая была решена с помошью строматопорат. На Урале, Тянь-Шане и в других горных областях, бывших в палеозое (около 300 млн лет тому назад) морскими бассейнами, широко распространены так называемые обломочные толщи - конгломераты, обломки которых состоят из различных по составу пород. Обычно геологи полагают, что обломочные толщи образуются в результате размыва более древних пород. Подобные толщи встречаются на Урале довольно часто, фиксируя этапы превращения его в горную страну. Так, в начале среднего карбона (башкирский век) отмечают крупноглыбовые конгломераты; в плохо окатанных глыбах известняков встречаются раковины брахиопод, колонии кораллов раннего карбона (визейский век); очевидно, в результате тектонических движений визейские отложения были приподняты, размыты и переотложены в башкирском бассейне, который имел другие границы. Подобных примеров можно было бы привести немало, но это уже предмет других исследований.
Имеются обломочные толщи иного происхождения. На восточном склоне Южного Урала в пределах Магнитогорского мегасинклинория (западная колчеданоносная полоса) изучались органогенные постройки, небольшие поднятия на морском дне, сложенные водорослями, строматопоратами, ругозами. Эти постройки были излюбленной средой обитания брахиопод, моллюсков, морских лилий и т.д. В современном эрозионном срезе девонских отложений органогенные постройки часто вскрываются фрагментарно, и дать им полную характеристику (форма, размер и т.п.) не всегда возможно. Низкий уровень воды в Ириклинском водохранилище (Оренбургская область) в начале 80-х годов обнажил многие органогенные постройки и позволил изучить их строение. "Обломочные толщи" многими предшественниками считались более молодыми, чем органогенные постройки. Внимательное изучение "обломочных толщ" показало, что "обломки" - полусферические колонии строматопорат. иногда перевёрнутые нижней поверхностью кверху. По-видимому, под действием собственной тяжести колонии сползали к основанию постройки; кроме того, постройка могла быть разрушена движениями воды. Подобные "обломочные толщи" в американской литературе были описаны под названием "megabreccia". Видовой состав строматопорат в мегабрекчиях и органогенных постройках оказался идентичным, что говорит об одновозрастности этих образований. Теперь уже геологи должны сделать выводы об особенностях осадконакопления в данном морском бассейне. Так. в несколько кратких строк уместились результаты кропотливых полевых наблюдений и палеонтологических исследований. И в этом случае мы видим, что на основании скрупулёзных палеонтологических исследований можно выйти на простор решения стратиграфических, литологических и палеотектонических задач.
На определённом этапе жизни человек подводит итоги. "Summing up", "Подводя итоги", -так назвал свою книгу английский писатель С. Моэм, "Когда я итожу то. что прожил...". - В. Маяковский.
Что же могу сказать я, «summing up?» Моя работа дала мне возможность побывать во многих регионах моей прекрасной Родины: в Эстонии, Украине, Туве, на Тянь-Шане, многих местах Среднего, Северного и Южного Урала. Я работала с прекрасными людьми, училась у них. Иных уже нет, но их прекрасные лица всегда передо мной. С кого начать? Наверное, с тех, кого считаю своими учителями. Я не могу сказать, что они проверяли мою работу, всячески меня пестовали... Они с меня требозали и служили мне примером. Я училась у них всю жизнь и глубоко сожалею, что многие не смогли пережить трудностей "переходного периода". Не буду вдаваться в подробности о современном состоянии геологии и палеонтологии, а лучше назову имена тех, о которых "...не говори с тоской: их нет. Но с благодарностью - были" (В.А. Жуковский). Это прежде всего О.Н. Щеглова-Бородина - прекрасный лектор, интересный исследователь, одна из создателей геологического музея, пробудившая во мне интерес к палеонтологии. А.Н. Ходалевич (не буду перечислять его заслуг - они общеизвестны): он организовал по существу палеонтологическую службу на Урале, был инициатором и председателем оргкомитетов всех стратиграфических совещаний на Урале, создателем и председателем регионального Стратиграфического комитета на Урале. Крупнейший знаток палеозойских брахиопод, он ратовал за комплексность палеонтологических исследований, поставив изучение многих групп ископаемых, в том числе и стэоматопорат. Скажу, что я побаивалась Анатолия Николаевича, хотя он всегда терпеливо меня слушал, не давая оценки моим исследованиям. Но однажды я услышала обрывок разговора. Анатолий Николаевич сказал: "Вы поработайте столько, сколько Богоявленская, вот тогда и сформулируйте свою точку зрения..." . Я была счастлива.
Большую роль в моей жизни сыграл академик Б.С. Соколов, который возглавил изучение ископаемых кораллов и рифов в нашей стране. Он и профессор А.Б. Ивановский привлекали меня к выполнению многих интересных проектов.
Не могу не вспомнить академика Ю.А. Орлова, профессора В.В. Друщица и кафедру палеонтологии МГУ, где рекомендовали к защите мои кандидатскую и докторскую диссертации. Я благодарна своим друзьям на кафедре палеонтологии О.Б. Бондаренко, Е.И. Кузьмичевой, И.А. Михайловой, И.С. Барскову, A.J1. Юриной, Б.Т. Янину, всей кафедре. Ленинградские геологи, с которыми я вместе работала по реализации проектов "Международная корреляция", "Экострятиграфия", . О И Никифорова, М А Ржонсницкяя, F..R Владимирская. В.Д. Чехович. Н.Н. Предтеченский. Т.Н. Корень. Новые границы отделили меня от коллег из Прибалтики (Х.Э. Нестор. В.Н. Талимаа), Украины (П.Д. Цегельнюк, В.П. Гриценко). Азербайджана (А.Б. Мамедов), Узбекистана (А.И. Ким, А.И. Лесовая). Продолжают работать Л.Н. Большакова (Москва). В.Г. Хромых (Новосибирск), Н.В. Даньшина (Волгоград) С этими людьми я вместе работала, мы решали общие задачи, обмениваемся литературой до сих пор. А зарубежные коллеги, бескорыстно помогавшие тогда никому не известной советской исследовательнице, -профессор М. Леконт (Бельгия), Дж. Геллоуэй (США), Е. Флюгель (Германия). Впоследствии круг зарубежных связей расширился: У. Капп, К.У. Стирн (Канада), К.Сток (США), В. Зукалова
(Чехия), Д. Туричек (Словения), Ю. Казимирчак (Польша), Кей Мори (Япония). Б. Вебби Австралия). С некоторыми встречалась, других знаю только по работам. Не могу не назвать моих коллег-уральцев - В.Г. Варганова, В.П. Мухину, Н.С. Лисова, Ф.Е. Янет, М.Г. и H.A. Брейвель, Н.Я. Анцигина, Н.Ф. Петрова, В.А. Наседкину, Г.Г. Зенкову, B.C. Милицину, М.В. Шурыгину, В.Г. Устюжанинова, В.Д. Калугину, Б.А. Шнейдера... Большинство из них - выпускники нашего института.
Мы всегда помогали друг другу в работе, у нас общие интересы, общие радости и беды. Ещё раз повторю, что главным итогом своей жизни считаю, что группа строматопорат, которую я изучаю больше 40 лет, стала использоваться в целях стратиграфии; комплексы стороматопорат фигурируют в стратиграфических схемах, содержатся во всех современных работах. Но для этого пришлось провести исследования, изложенные в 7 монографиях и в 140 статьях, некоторые опубликованы за рубежом (Штутгарт, 1977; Варшава, 1977; Кембридж, 1999). Трудно подсчитать объём определений, которые легли в фундамент этих публикаций, посвящённых морфологии строматопорат, описанию родов и видов, палеоэкологическим, палеогеографическим и стратиграфическим проблемам. Не отрываясь от любимой палеонтологической работы, я преподаю. Меня могут спросить: где же палеонтологи, обученные Вами? Одна моя бывшая аспирантка руководит отделом в бывшем институте «ВолгоградНИПИнгфть». Могу сказать, что моё поколение палеонтологов выросло на большой потребности в палеонтологических заключениях. При современном резком сокращении финансирования региональных геологических работ, которое продолжается не один год, палеонтологическим исследованиям нанесён серьёзный ущерб. Геология, а с ней и палеонтология возродятся: для их возрождения накоплен громадный массив данных, который может быть ссвоен последующими поколениями.
Миг вожделенный настал: окончен
мой трул многолетний, Что ж непонятная грусть тайно
тревожит меня? Или свой подвиг свершив, я стою, как
поденщик ненужный, Плату принявший свою, чуждый работе другой?
Или мне жалко труда, молчаливого спутника ночи?...
А.С Пушкин
Мне кажется, что мой "труд многолетний" ещё не окончен. Есть замыслы: нужно изложить свои представления о положении строматопорат в системе низших беспозвоночных, обобщить данные о распространении этой группы в палеозое на современном стратиграфическом уровне, необходимо совершенствовать читаемые курсы, насыщая их новыми данными. Материал для реализации этих планов накоплен колоссальный и постоянно пополняется.
